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文档简介

1、本章内容,10. 1 磁场力和磁感应强度,10. 2 毕奥萨伐尔定律,10. 3 磁高斯定理,10. 4 安培环路定理,10. 5 磁场对电流的作用,10. 6 带电粒子在磁场中的运动,10. 7 物质的磁性,有限长载流导线所受的安培力,安培定律,意义 磁场对电流元作用的力 ,在数值上等于电流元 的大小 、电流元所在处的磁感强度 大小以及电流元和磁感应强度之间的夹角 的正弦之乘积 , 垂直于 和 所组成的平面, 且 与 同向 .,一 安 培 力,10. 5 磁场对电流的作用 chsling,例1. 载流导线框在无限长直导线磁场中的受力和运动趋势,解:,向左,向右,10. 5 磁场对电流的作用

2、chsling,向下,向上,整个线圈所受的合力:, 线圈向左做平动,10. 5 磁场对电流的作用 chsling,解 取一段电流元,结论 任意平面载流导线在均匀磁场中所受的力 , 与其始点和终点相同的载流直导线所受的磁场力相同.,例 2 求 如图不规则的平面载流导线在均匀磁场中所受的力,已知 和 .,10. 5 磁场对电流的作用 chsling,二、均匀磁场对载流线圈的作用,10. 5 磁场对电流的作用 chsling,大小相等,方向相反; 不在一条直线上.,大小相等,方向相反; 在一条直线上.,10. 5 磁场对电流的作用 chsling,合力:,力矩:,1.在匀强磁场中,平面线圈所受的安培

3、力为零,仅受磁力矩的作用.,2. 磁力矩总是力图使线圈的磁矩转到和外磁场一致的方向上。,稳定平衡,不稳定平衡,1) 方向与 相同,2)方向相反,3)方向垂直,力矩最大,10. 5 磁场对电流的作用 chsling,三、 磁力的功,1. 安培力对运动载流导线的功,方向向右,在有限过程中,磁力所作的功:,安培力所做的功等于电流强度乘以导线所扫过的磁通量,10. 5 磁场对电流的作用 chsling,有限过程中,磁力矩所作的功:,2. 磁力矩对转动载流线圈的功,磁力矩所作的元功:,10. 5 磁场对电流的作用 chsling,1.上述公式也适用于非均匀磁场。 2.匀强磁场中磁力或力矩的功等于磁通量的

4、增量乘以 电流值.,例1 边长为0.2m的正方形线圈,共有50 匝 ,通以电流2A ,把线圈放在磁感应强度为 0.05T的均匀磁场中. 问在什么方位时,线圈所受的磁力矩最大?磁力矩等于多少?,问 如果是任意形状载流线圈,结果如何?,10. 5 磁场对电流的作用 chsling,1.如图所示,载流直导线ab段长L,流有电流I1,与水平线成角成置,a点与长直导线相距为d,长直导线中流有电流I1,则ab段受到的磁力( ),10. 5 磁场对电流的作用 chsling,3. 有电流强度I =10A的圆线圈,放在磁感应强度等于0.015T的匀强磁场中,处于平衡位置。线圈直径d =12cm,使线圈以它的直

5、径为轴转过角 90度,外力所必需作的功A1 = ;如果转角360度,外力所必需作的功 A2 = 。,2. 如图,一根载流导线被弯成半径为R的1/4圆弧,放在磁感强度为B的均匀磁场中,则载流导线ab(电流方向由a到b)所受磁场的作用力的大小_.,0,一 带电粒子在电场和磁场中所受的力,电场力,磁场力(洛仑兹力),运动电荷在电场和磁场中受的力,方向:即以右手四指 由经小于 的角弯向 ,拇指的指向就是正电荷所受洛仑兹力的方向.,10. 6 带电粒子在磁场中的运动 chsling,a. 时,带电粒子不受磁场力; b. 与 之间成 角度时,分解在垂直磁场方向和平行磁场的方向上,按上述两种情况分析: 匀速

6、率圆周运动+匀速直线运动 = 螺旋运动 回旋半径: 旋转周期 : 螺距 :,10. 6 带电粒子在磁场中的运动 chsling,二 带电粒子在磁场中应用举例,1 . 回旋半径和回旋频率(可求荷质比 ,判断粒子正负,确定其速度),10. 6 带电粒子在磁场中的运动 chsling,电子的反粒子 电子偶(洛仑兹力的方向),显示正电子存在的云室照片及其摹描图,1930年狄拉克预言自然界存在正电子,10. 6 带电粒子在磁场中的运动 chsling,2. 磁聚焦,(洛仑兹力不做功),洛仑兹力,螺距:,10. 6 带电粒子在磁场中的运动 chsling,很小时,近似相等。,例 1 一质子沿着与磁场垂直的

7、方向运动, 在某点它的速率为 . 由实验测得这时质子所受的洛仑兹力为 .求该点的磁感强度的 大小.,解 由于 与垂直 ,可得,问 1)洛仑兹力作不作功?,2)负电荷所受的洛仑兹力方向?,10. 6 带电粒子在磁场中的运动 chsling,1.强磁场可约束带电粒子在磁场线附近横向磁约束,10. 6 带电粒子在磁场中的运动 chsling,在非均匀磁场中,纵向运动受到抑制,使粒子运动发生“反射” .,2.磁镜效应:纵向磁约束,热核反应中的磁约束,非匀强场,线圈,线圈,高温等离子体,3. 受控热核聚变中磁镜的应用,磁瓶: 能约束运动带电粒子的磁场分布.,地球的磁约束效应 天然磁瓶,10. 6 带电粒

8、子在磁场中的运动 chsling,霍 耳 效 应,10. 6 带电粒子在磁场中的运动 chsling,三 带电粒子在电场和磁场中的运动 霍耳效应,霍耳电压,10. 6 带电粒子在磁场中的运动 chsling,霍耳效应的应用,2)测量磁场,霍耳电压,1)判断半导体的类型,10. 6 带电粒子在磁场中的运动 chsling,例 一半导体薄片置于如图所示的磁场中,薄片中电流的方向向右,判断上下两侧的霍耳电势差:,A . 电子导电 B. 电子导电 C. 空穴导电 D. 空穴导电,10. 6 带电粒子在磁场中的运动 chsling,安培定律,1. 安培力,2. 均匀磁场中,任意形状刚性闭合平面通电线圈所受的力和力矩为,磁矩,3. 磁力的功( 恒定电流在匀强磁场中),4. 洛仑兹力,运动电荷在电场和磁场中受的力,练习 半径为 载有电流 的导体圆环与电流为 的长直导线 放在同一平面内(如图

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